Så fungerar en robotdammsugare

Världens vanligaste robot är robotdammsugaren. På senare år har dessa dammsugare förbättrats mycket med nya sensorer och mer intelligent mjukvara. Miljoner robotdammsugare städar automatiskt bostäder över hela världen medan deras ägare gör något helt annat.

Klart är att de små och smidiga robotarna numera kan städa ett hem effektivt och självständigt. Men hur fungerar de egentligen? Hur kan en så liten maskin ersätta en människa och en traditionell dammsugare? Vi börjar med en titt på navigeringen.

Navigering

Det svåraste delen i utvecklingen av en ny robotdammsugare är att utveckla den automatiska styrningen. Det kan vara kul att tänka sig in i robotens situation. För att fatta beslut om var den ska köra behöver den ha information om sin omgivning. Denna information får roboten genom ett antal sensorer. Bilden nedan visar iRobot Roomba 581, vilken är den populäraste robotdammsugaren på Pricerunner just nu.

När vi går runt och dammsuger så ser vi vår omgivning med två ögon – vi får en 3D-modell av hela rummet. En robotdammsugare får istället in några få signaler. Det krävs bra behandling av allt data från sensorerna och genomtänkta styrlagar för att robotdammsugaren ska göra ditt hem rent. En dammsugarrobot börjar ofta med att köra i en utåtgående spiral tills ett hinder påträffas. På vissa modeller (t.ex. iRobot Roomba 581) upptäcks detta hinder först av IR-sensorer. Förenklat kan man säga att en IR-sensor skickar ut en infraröd signal och sedan räknar den efter hur lång tid det tar innan signalen kommer tillbaka. På så sätt kan man få veta hur långt det är till hindret. Då kan roboten börja sakta in i god tid. Sedan stöter roboten emot hindret lite försiktigt. Detta registreras av en så kallad ”bumper” – en stöt-sensor som registrerar tryck på robotens framsida. Roboten kan härefter navigera på olika sätt, beroende på hur avancerade styrlagar som är inprogrammerade och vilka övriga sensorer som finns. Ofta åker roboten runt ganska slumpmässigt. Mer avancerade robotdammsugare håller däremot reda på ungefär hur de har åkt genom att sensorer på hjulen (hjulodometrar) ger information om hur snabbt hjulen roterar. Då kan man räkna fram sin relativa position. Därmed kan man efter en stund få en uppfattning av hur rummet ser ut. Det är också vanligt att robotarna följer rummets kanter. Detta görs genom att det yttersta paret IR-sensorer håller reda på avståndet till väggen. Under en dammsugarrobot sitter nästan alltid ett antal nedåtriktade IR-sensorer. Dessa beräknar hur långt det är från sensorn till marken. Roboten kommer därför att upptäcka när den håller på att köra ut för en trappa eftersom marken “försvinner iväg”. Efter ett antal rum (vanligen 3-4) tar batterierna slut. Många robotdammsugare hittar då automatiskt hem till laddningsstationen. Laddningsstationen sänder ut en IR-signal. När dammsugarroboten kommer nära stationen tar den emot denna signal och kan därmed lokalisera stationen. Utöver detta finns det ibland mer avancerade funktioner och tillbehör vilka jag beskriver nedan i avsnittet “Extra funktionalitet”.

Städning

Vanliga dammsugare har en kraftig motor som suger upp skräpet. En sådan lösning skulle inte få plats i en städrobot, som måste vara liten och låg för att kunna köra in under möbler. Istället används en svag fläkt i kombination med en rejäl borste. Borsten roterar och kan på så sätt borsta upp det grövsta skräpet. Fläkten suger in det mer finkorniga skräpet. Skräpet hamnar i en behållare utan dammsugarpåse. När behållaren är full är det bara att tömma den och sätta i den igen. De första robotdammsugarna hade problem med att samla upp skräp och damm i hörn och kanter. Idag är detta löst genom att robotarna har en roterande sidoborste som når ut utanför robotens skal. Denna borste sopar in skräpet till den större borsten. De flesta dammsugarrobotar har en skräpsensor. Skräpsensorn är vanligen en akustisk stötsensor med en rund metallyta som är placerad ovanför de roterande borstarna. När skräp slår emot metallytan hör sensorn det. Roboten kan därför städa extra noga där det är extra smutsigt. Många robotar anpassar sig dessutom automatiskt efter det underlag den kör på för tillfället så att städningen blir så bra som möjligt. Detta görs genom att hela städmodulen i robotdammsugaren höjs eller sänks.

Extra funktionalitet

För att städa mer intelligent och effektivt har ett antal extra funktioner och tillbehör utvecklats av tillverkarna.

Schemaläggning – Man kan programmera in när man vill att roboten ska städa.

Fyr-teknologi – Fyren placeras ut mellan två rum. Denna fyr används som ett landmärke för roboten så att den städar varje rum tillräckligt länge innan den åker in i nästa.

Virtuell vägg – En annan fyr som används för att förbjuda roboten från att åka in på ett visst ställe.

Trådlös styrning – En kontroll-dosa som ger ägaren möjlighet att köra runt sin robot manuellt.

Spot-läge – Ställ in roboten på att bara städa just där den startas.

Videoklipp och länkar

I följande videoklipp får vi en demonstration av iRobot Roomba 560-serien. Där kan man se mer i detalj hur skräpet samlas upp. Fler videoklipp finns på iRobot’s hemsida.

Relaterade inlägg:

1. Rovio – en robot som håller koll
2. Yuki-Taro är en japansk robot snöplog
3. Sunny – en talande väderrobot